專利名稱：濺射靶及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濺射靶(sputtering target)及其制備方法，尤其是在生產(chǎn)大液晶顯示器或類似物中被使用的大濺射靶及其制備方法。
背景技術(shù)：
最近，為了增加液晶顯示器的尺寸并降低成本，液晶面板制造商使用尺寸大于1平方米的玻璃基片用于液晶顯示器。在未來，由于顯示尺寸增加的發(fā)展，尺寸大約2平米的玻璃基片也將被使用。
液晶顯示器中的布線層是由濺射形成的。在濺射過程中，尺寸略微大于玻璃基片的濺射靶(下文簡稱為靶)通常被使用。例如，當(dāng)布線層被形成在尺寸約為1,100mm×1,250mm的玻璃基片上時，大約1,431mm×1,650mm的非常大的靶被使用。
通常，濺射必須被符合要求地形成，而沒有引起異常放電或類似情況，另外，具有均勻組成、均勻厚度的薄膜或類似物必須通過濺射形成。為了滿足這些需要，濺射靶必須具有均勻組成、均勻金相結(jié)構(gòu)或類似要求。
濺射靶的制造通常包括制造金屬材料的方法和加工合成的金屬材料以形成預(yù)定形狀的方法。制造金屬材料方法的例子包括熔融澆鑄法、粉末成型法以及噴射形成法。加工合成的金屬材料的方法的例子包括熱等靜壓(HIP)法、鍛造法以及滾壓法，這些方法被組合使用。
然而，當(dāng)具有均勻組成的大濺射靶或類似物被制造時，下述問題發(fā)生了在上述制造中設(shè)備可能受到限制，或者當(dāng)濺射靶由大規(guī)模設(shè)備生產(chǎn)時，不能獲得精細(xì)和均勻的金相結(jié)構(gòu)或類似物。
例如，在含有以金相結(jié)構(gòu)分散的金屬互化物的濺射靶中，金屬互化物優(yōu)選精細(xì)、均勻分散。當(dāng)金屬材料由熔融澆鑄法制造時，通常需要對熔融的金屬材料淬火，以精細(xì)、均勻分散金屬互化物。然而，在制造大靶時，由于熔融材料的過多用量，符合要求的淬火效果難于獲得。因此，精細(xì)、均勻分散金屬互化物是困難的。另外，考慮到例如坯料的尺寸和形狀等原因，制造設(shè)備是受到局限的。
當(dāng)金屬材料由粉末成型法或噴射形成法制造時，需要后續(xù)的HIP處理，以壓實金屬材料。然而，在制造大金屬材料時，因為HIP設(shè)備的限制，將被形成的金屬材料的尺寸被不利地限制了。
到目前為止，在用于制造大靶(厚度大約6至大約20mm)的嘗試中，用焊條焊接兩種金屬薄片的方法被研究了。此外，作為不需要焊條的焊接方法，電子束焊接、激光焊接和類似方法也被研究了。
然而，在這些方法中，形成在金屬薄片表面的焊接氣體的滯留或氧化物的滯留引起了缺陷。另外，連接部分被熔融和固化，因此，與不熔融部分相比，晶體顆粒的結(jié)構(gòu)被粗化。因此，這種靶的使用導(dǎo)致濺射過程中的電弧放電問題。此外，在上述方法中，晶體顆粒被粗化，并且晶體方向也同時明顯改變。當(dāng)這種具有不均勻晶體方向的靶在濺射過程中被使用時，濺射速度也被改變了。因此，不能獲得穩(wěn)定的薄膜厚度。
連接金屬材料的方法不僅包括上述焊接方法，還包括摩擦攪動焊接(FSW)方法。例如，根據(jù)文獻“Behavior of oxide in joined portion duringfriction stir welding of aluminum alloy and its influence on mechanicalproperties”(Yousetsu Gakkai Ronbunshu(日本焊接協(xié)會的季刊)，2001.8，19卷，No.3，pp446-456)，通過這種FSW方法，鋁合金通過回轉(zhuǎn)刀具和連接材料之間的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的摩擦熱量，以及溫度低于熔點的塑性流(plasticflow)連接在一起。此外，在上述文獻中，從連接材料表面上的氧化物薄膜被容易地捕集至連接部分的角度看，連接部分的抗拉試驗、彎曲疲勞試驗和類似試驗被執(zhí)行，以調(diào)查氧化物在連接部分機械性能上的效果。文獻描述了機械性能的結(jié)果。
根據(jù)文獻“FSW having an increasing number of applications”(YousetsuGijyutsu(焊接技術(shù))，2002.6，pp.67-78)，摩擦攪動焊接方法被應(yīng)用在船舶和航海結(jié)構(gòu)、鐵路機車、航天學(xué)和類似領(lǐng)域中，并且不能由傳統(tǒng)焊接方法獲得的連接部分的高機械強度可被保證。
在這些文獻中，連接部分機械性能的提高被研究了，以在船舶和航海結(jié)構(gòu)、鐵路機車、航天學(xué)和類似領(lǐng)域中連接材料被用作結(jié)構(gòu)部件。然而，這些研究沒有把濺射靶作為目標(biāo)，使用濺射靶，符合要求的濺射可被執(zhí)行，而不引起異常放電，并且具有均勻組成、厚度和類似結(jié)構(gòu)的薄膜被形成。因此，可以認(rèn)為還需要進一步的研究，以應(yīng)用上述摩擦攪動焊接方法至濺射靶的制備中。
考慮上述情況，本發(fā)明的一個目的是提供由相同材料制成的金屬薄片的對接制成的濺射靶，其中即使當(dāng)所述靶被應(yīng)用至大濺射靶時，連接部分中金屬晶體或金屬互化物的顆粒直徑和分散狀態(tài)基本上與所述靶非連接部分的相同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所述的能解決上述問題的濺射靶是由相同材料制成的金屬薄片的對接制成的，并具有如下(1)至(4)的特征(1)連接部分中的金屬互化物具有的平均顆粒直徑是非連接部分中的金屬互化物平均顆粒直徑的60％至130％。
(2)連接部分中的相鄰金屬互化物間的平均距離是非連接部分中的相鄰金屬互化物間的平均距離的60％至130％。
(3)連接部分中的金屬晶體的顆粒直徑平均值是非連接部分中的金屬晶體顆粒直徑平均值的20％至500％。
(4)在連接部分沒有樹枝狀結(jié)構(gòu)(dendritic structure)產(chǎn)生。
本發(fā)明濺射靶的材料的例子包括從鋁、鋁合金、銅、銅合金、銀，以及銀合金組成的組中選取一種成分。當(dāng)本發(fā)明的濺射靶被應(yīng)用至具有1m2或更大平面區(qū)域的靶上時，本發(fā)明優(yōu)點可被令人滿意地顯示出來。
本發(fā)明還詳述了用于制備濺射靶的方法。所述方法包括將由相同材料經(jīng)摩擦攪動焊接(friction stir welding)制成的金屬間材料進行連接的步驟。在連接過程中，回轉(zhuǎn)刀具移動距離優(yōu)選每轉(zhuǎn)0.3至0.45mm。在連接之后，優(yōu)選進行退火。此外，在本發(fā)明中，優(yōu)選使用噴射形成法制備的金屬材料，因為具有均勻組成和類似結(jié)構(gòu)的濺射靶被容易地制造了。本發(fā)明還包括由上述方法制備的濺射靶。


圖1是顯示實例中進行的摩擦攪動焊接方法的示意透視圖。
圖2是顯示實例中使用的回轉(zhuǎn)刀具的截面示意圖。
圖3是顯示連接后，連接材料(如金屬薄片)狀態(tài)的截面示意圖。
具體實施例方式
在上述條件下，本發(fā)明研究了由相同材料制成的金屬薄片對頭接合制備的濺射靶的連接部分和非連接部分中金屬晶體或金屬互化物的顆粒直徑和分散狀態(tài)。所述研究被進行，使得即使當(dāng)所述靶被應(yīng)用至大濺射靶上時，令人滿意的濺射性能在濺射過程中被提供(例如不正常放電沒有發(fā)生)，此外，產(chǎn)生的薄膜具有均勻厚度和類似結(jié)構(gòu)。結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)下述要求(1)至(4)應(yīng)該被滿足，從而本發(fā)明被做出。
(1)在含有分散在金相結(jié)構(gòu)中的金屬互化物的靶中，連接部分中的金屬互化物具有的平均顆粒直徑是非連接部分中的金屬互化物平均顆粒直徑的60％至130％。
其原因如下當(dāng)連接部分中的金屬互化物的平均顆粒直徑超過非連接部分中的金屬互化物的130％時，大的金屬互化物存在于連接部分中，導(dǎo)致例如增加濺射過程中薄膜厚度變化的問題。連接部分中金屬互化物的平均顆粒直徑優(yōu)選是非連接部分中金屬互化物平均顆粒直徑的120％或更小，更優(yōu)選110％或更小。
當(dāng)連接部分中金屬互化物的尺寸過分小于非連接部分中金屬互化物的尺寸時，上述問題發(fā)生了。因此，連接部分中金屬互化物的平均顆粒直徑至少是非連接部分中的金屬互化物平均顆粒直徑的60％，優(yōu)選至少70％，更優(yōu)選至少80％。在最優(yōu)選的情況下，連接部分中金屬互化物的平均顆粒直徑與非連接部分中的金屬互化物平均顆粒直徑相同(100％)。
(2)在含有分散在金相結(jié)構(gòu)中的金屬互化物的靶中，連接部分中的相鄰金屬互化物顆粒間的平均距離是非連接部分中的相鄰金屬互化物顆粒間的平均距離的60％至130％。
其原因如下當(dāng)連接部分中的相鄰金屬互化物顆粒間的平均距離超過非連接部分中的相鄰金屬互化物顆粒間的平均距離的130％時，金屬互化物顆粒被稀疏地分散。當(dāng)具有這種結(jié)構(gòu)的靶被使用時，產(chǎn)生的薄膜的厚度變化被輕易地增加了，具有均勻組成的薄膜不容易獲得。連接部分中相鄰金屬互化物顆粒間的平均距離相對非連接部分中相鄰金屬互化物顆粒間的平均距離，優(yōu)選是其120％或更小，更優(yōu)選110％或更小。
當(dāng)連接部分中相鄰金屬互化物顆粒間的平均距離過分小于非連接部分中相鄰金屬互化物顆粒間的平均距離時，上述問題發(fā)生了。因此，連接部分中相鄰金屬互化物顆粒間的平均距離至少是非連接部分中的相鄰金屬互化物顆粒間的平均距離的60％，優(yōu)選至少70％，更優(yōu)選至少75％。在最優(yōu)選的情況下，連接部分中相鄰金屬互化物顆粒間的平均距離與非連接部分中相鄰金屬互化物顆粒間的平均距離相同(100％)。
(3)在不含有金相結(jié)構(gòu)中的金屬互化物的靶中，連接部分中的金屬晶體的顆粒直徑平均值是非連接部分中的金屬晶體顆粒直徑平均值的20％至500％。
其原因如下當(dāng)連接部分中金屬晶體的顆粒直徑平均值超過非連接部分中金屬晶體的顆粒直徑平均值的500％時，連接部分中的金屬晶體顆粒與非連接部分中的金屬晶體顆粒相比，被顯著粗化了。當(dāng)這種靶在濺射中被使用時，濺射速度被改變了。因此，例如穩(wěn)定的薄膜厚度不能獲得。當(dāng)連接部分中金屬晶體的顆粒直徑平均值優(yōu)選是非連接部分中金屬晶體的顆粒直徑平均值的260％或更小，更優(yōu)選200％或更小。
當(dāng)連接部分中金屬晶體的顆粒直徑過分小于非連接部分中金屬晶體的顆粒直徑時，上述問題發(fā)生了。因此，連接部分中金屬晶體的顆粒直徑平均值至少是金屬晶體的顆粒直徑平均值的20％，優(yōu)選至少40％，更優(yōu)選至少50％。在最優(yōu)選的情況下，連接部分中金屬晶體的顆粒直徑平均值與非連接部分中的金屬晶體的顆粒直徑平均值相同(100％)。
(4)不管金相結(jié)構(gòu)中，金屬互化物的存在與否，在連接部分沒有樹枝狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生。
在采用公知焊接方法對金屬薄片端面進行對頭接合中，當(dāng)連接部分被熔融時樹枝狀結(jié)構(gòu)被輕易地產(chǎn)生，接著被固化。使用具有這種結(jié)構(gòu)的靶不是優(yōu)選的，因為產(chǎn)生的薄膜的厚度被容易地改變，另外，薄膜的組成不是均勻的。
例如，本發(fā)明的濺射靶是由從鋁、鋁合金、銅、銅合金、銀，以及銀合金組成的組中選取的一種成分構(gòu)成的。鋁合金、銅合金合銀合金的例子包括鋁合金、銅合金合銀合金每種含有例如過渡金屬元素、稀土金屬元素，例如Nd或者Bi，以提供例如抗熱性和抗腐蝕性的優(yōu)點。
當(dāng)本發(fā)明的濺射靶被用作具有1m2或更大的大靶時，本發(fā)明的優(yōu)點可被令人滿意地顯示出來。所述靶的形狀包括具有方形、矩形、圓形或橢圓形的平面區(qū)域的薄片。
為了制造采用由相同材料制成的金屬薄片對頭結(jié)合制備的濺射靶，其中連接部分中的金屬互化物的顆粒直徑或分散狀態(tài)或者金屬晶體的顆粒直徑與非連接部分中的近似相同，在接合過程中，使用摩擦攪動焊接方法是非常有效的。與傳統(tǒng)焊接方法不同，在摩擦攪動焊接方法中，如上所述，連接部分在連接過程中沒有熔化，塑性流僅發(fā)生在低于熔點的溫度上。因此，連接部分中金屬晶體的粗化被抑制了。同樣，當(dāng)含有金屬互化物時，金屬互化物的粗化被抑制了。因此，與非連接部分中的金相結(jié)構(gòu)近似相同的連接部分中的金相結(jié)構(gòu)被提供了。
具體地，例如摩擦攪動焊接被執(zhí)行如下。如圖1所示，它在下文中將被詳細(xì)描述，回轉(zhuǎn)刀具1被旋緊在將被連接的材料2的對頭接合部分。回轉(zhuǎn)刀具1是由比將被連接的材料2更硬的材料制成的。回轉(zhuǎn)刀具1一邊旋轉(zhuǎn)，一邊在將被連接的材料2的對頭接合部分(也就是接合線)上移動，從而產(chǎn)生摩擦熱量。所述摩擦熱量軟化設(shè)在回轉(zhuǎn)刀具1周圍部分的金屬，以產(chǎn)生塑性流。因此，材料2被連接了。
作為上述摩擦攪動焊接的條件，連接過程使用的回轉(zhuǎn)刀具的移動距離優(yōu)選每轉(zhuǎn)0.3至0.45mm。當(dāng)回轉(zhuǎn)刀具每轉(zhuǎn)的移動距離過分短時，換句話說，當(dāng)回轉(zhuǎn)刀具的移動速度低，且在相同區(qū)域的攪動變得過多時，塑性流區(qū)域的溫度升高了，并且變形的結(jié)構(gòu)被產(chǎn)生在所述區(qū)域之外。另一方面，回轉(zhuǎn)刀具每轉(zhuǎn)的移動距離長時，換句話說，當(dāng)回轉(zhuǎn)刀具的移動速度高時，過多負(fù)荷被施加至回轉(zhuǎn)刀具，并且加工的不均勻產(chǎn)生了。
當(dāng)具有圖2中顯示的形狀的刀具(它在下文中將被詳細(xì)描述)被用作回轉(zhuǎn)刀具時，在接合過程中，回轉(zhuǎn)刀具1優(yōu)選相對將被接合的材料(金屬薄片)2傾斜3°至5°，使得肩部6的一部分在與移動方向相對的方向上傾斜。另外，在接合過程中，將被連接的材料2之間的間隔優(yōu)選0.03mm或更小。
在接合過程中，回轉(zhuǎn)刀具經(jīng)過的摩擦攪動部分中，晶體方向由于塑性流被改變。因此，在濺射后，攪動的痕跡明顯地顯示在表面上。因此，為了制備具有扁平表面和良好外觀的靶，所述靶優(yōu)選被退火，這樣由塑性流引起的遭受高變形的區(qū)域被再結(jié)晶。因此，在塑性流區(qū)域中晶體方向上的極度改變將被降低，以去除攪動的痕跡。從提高再結(jié)晶，防止晶體顆粒粗化的角度看，退火優(yōu)選被執(zhí)行，例如對純鋁靶在200℃至300℃退火，對鋁合金靶在250℃至500℃退火，對純銀靶在400℃至500℃退火，對銀合金靶在450℃至700℃退火，對純銅靶在400℃至550℃退火，對銅合金靶在450℃至750℃退火。為了完全去除痕跡，退火時間優(yōu)選兩小時或者更多。退火時間優(yōu)選5小時或更少，因為過分長的退火時間粗化晶體顆粒。
濺射靶制造中使用的金屬材料優(yōu)選由噴射形成法制備，因為與由澆鑄或粉末成型法制備的金屬材料相比，所述噴射形成法制備金屬材料具有更均勻的組成或類似性能。在上述噴射形成方法的例子中，熔化的材料從具有幾個毫米直徑的噴嘴中滴落，氣體如N2氣體被噴射在滴下物的中間，以粉碎材料，被稱為預(yù)型件的中間材料(密度大約50％至大約60％)在粉末材料被完全固化之前形成。
本發(fā)明沒有詳細(xì)說明其它制造過程(如HIP、鍛造法和滾壓法)的條件，這些過程可在正常條件下執(zhí)行。在制備濺射靶的方法的例子中，噴射形成法制備的金屬材料由HIP設(shè)備壓實，接著被鍛造形成金屬材料薄片。此外，所述薄片被滾壓，使得薄片的厚度與將被形成的靶的厚度近似相等。隨后，相同方法制備的兩種薄片被相互對頭接合，并通過上述摩擦攪動焊接方法被接合。根據(jù)此方法，具有均勻顆粒直徑和均勻分散狀態(tài)的金屬顆粒或金屬互化物的大靶可被制造，而不局限于設(shè)備或類似物。
實例本發(fā)明現(xiàn)在將通過實例更清楚地描述。本發(fā)明不限于下述實例，并可通過適當(dāng)?shù)母倪M來實現(xiàn)，只要所述改進能適合上文或下文描述的目的。這些改進也被包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
<實例1> Al-2at％Nd的合金材料通過噴射形成法制備，接著合金材料通過高溫高壓被壓實，產(chǎn)生的材料被鍛造和滾壓，以制造金屬薄片，每個具有13.5mm(厚度)×730mm×1,710mm的尺寸。兩個具有相同尺寸的金屬薄片被制造了。如圖1所示，1,710mm的側(cè)面通過摩擦攪動焊接被對頭接合和連接。
所述摩擦攪動連接被執(zhí)行如下。具體地說，如圖2所示，回轉(zhuǎn)刀具1被使用在接合過程中，其中大直徑部分3的直徑是10mm，小直徑部分4的直徑是8mm，回轉(zhuǎn)刀具長度5是12.5mm，肩部6的直徑是20mm。
在接合過程中，回轉(zhuǎn)刀具1相對將被接合的材料平面(金屬薄片)2傾斜4°，這樣肩部6的部分在與移動方向相對的方向上傾斜。在此狀態(tài)下，回轉(zhuǎn)刀具1被擰緊在將被接合的兩種材料(金屬薄片)的對頭接合部分中。如圖1所示，在旋轉(zhuǎn)的同時，回轉(zhuǎn)刀具1在將被接合的材料2的對頭接合部分上移動。
回轉(zhuǎn)刀具1的旋轉(zhuǎn)速度是1,000rpm，回轉(zhuǎn)刀具1的移動速度是400mm/min(因此，回轉(zhuǎn)刀具1的每轉(zhuǎn)移動距離是0.4mm)。如圖3所示，回轉(zhuǎn)刀具1的高度被調(diào)整，這樣塑性流部分7的深度大約是13mm，其余部分，沒有被連接的，在13.5mm的薄片中的厚度大約是0.5mm。
接合后，薄片的設(shè)計尺寸是13.5mm(厚度)×1,460mm×1,710mm。然而，回轉(zhuǎn)刀具1被插入的部分(也就是接合初始部分)和回轉(zhuǎn)刀具1被拉出的部分(也就是接合的結(jié)束部分)不能被用作產(chǎn)品，因為這些部分是過熱處理的區(qū)域。因此，接合后，金屬薄片的有效尺寸是13.5mm(厚度)×1,460mm×大約1,680mm。
隨后，被連接的金屬薄片在450℃的熱處理熔爐中退火兩小時。另一個沒有退火的連接金屬薄片也被制造了。在每個金屬薄片中，連接表面的1mm和含有沒有被連接的剩余部分的另一個表面的2.5mm被磨光。因此，每個具有約10mm厚度的靶被制造了。
產(chǎn)生的靶(退火的靶)的(連接側(cè))表面被用電子顯微鏡觀察。在表面的非連接部分，每個視場可觀察到30個金屬互化物顆粒。同樣，在表面的連接部分中，每個視場可觀察到30個金屬互化物顆粒。每個直徑至少1μm的金屬互化物顆粒的顆粒直徑，以及每個直徑至少1μm的金屬互化物顆粒之間的最近相鄰距離被測量，以計算每個的平均值。表1顯示了結(jié)果。


如表1所示，非連接部分中每個直徑至少1μm的金屬互化物顆粒的平均直徑是1.5μm，而在連接部分中是1.3μm。連接部分中金屬互化物顆粒的平均直徑是非連接部分中金屬互化物顆粒的平均直徑的87％。
非連接部分中每個直徑至少1μm的金屬互化物顆粒之間的平均距離是4.3μm，而連接部分中是3.3μm。連接部分中金屬互化物顆粒之間的平均距離是非連接部分中金屬互化物顆粒之間的平均距離的77％。
這些結(jié)果顯示，連接部分中金屬互化物顆粒的平均直徑和金屬互化物顆粒之間的平均距離大約與非連接部分中的相同。
濺射被執(zhí)行，使用上述退火的靶和沒有退火的靶，濺射之后的表面被觀察。所述濺射采用DC磁控濺射設(shè)備執(zhí)行。在濺射過程中，氬氣的壓力是2mTorr，功率(電源)密度是6.4W/cm2，基片和靶之間的距離是62mm。在這些條件下，濺射被執(zhí)行3小時，然后每個靶的表面被視覺觀察。結(jié)果顯示，與沒有退火的靶上回轉(zhuǎn)刀具的痕跡相比，退火的靶上回轉(zhuǎn)刀具的痕跡被減少。
此外，為了評估濺射的穩(wěn)定性，異常放電量被測量。結(jié)果，此實例中異常放電量小于比較例(1)中的異常放電量。此外，形成在本發(fā)明的靶上的薄膜中，薄膜厚度的變化在平均±3％的范圍內(nèi)。因此，近似均勻厚度的薄膜被形成了。
濺射靶被制造，與包括退火的實例1相同，除了連接操作由電子束(EB)焊接方法執(zhí)行。在EB焊接中，真空度是1×10-4Torr，具有4mm直徑的負(fù)電極被使用，加速電壓是60kV，電流是75mA，焊接速度是400mm/min。
通過接合制造的濺射靶(退火的靶)的(連接側(cè))表面采用本發(fā)明實例(1)中的電子顯微鏡觀察。每個直徑至少1μm的金屬互化物顆粒的顆粒直徑，以及每個直徑至少1μm的金屬互化物顆粒之間的最近相鄰距離被測量。表1顯示了結(jié)果。
參見表1，非連接部分中每個直徑至少1μm的金屬互化物顆粒的平均直徑是1.5μm，而連接部分(熔化部分)中是32.6μm。連接部分(熔化部分)中金屬互化物顆粒的平均直徑超過非連接部分中金屬互化物顆粒的平均直徑的20倍(2000％)。
非連接部分中每個直徑至少1μm的金屬互化物顆粒之間的平均距離是4.3μm，而連接部分(熔化部分)中是29μm。連接部分(熔化部分)中金屬互化物顆粒之間的平均距離是非連接部分中金屬互化物顆粒之間的平均距離的674％。因此，金屬互化物被顯著地稀疏分散了。此外，可以確定，連接部分(熔化部分)中的結(jié)構(gòu)的部分是樹枝狀結(jié)構(gòu)。
為了評估濺射的穩(wěn)定性，異常放電量被測量。在與實例(1)相同的積分放電功率消耗下，異常放電量大于本發(fā)明實例(1)中的放電量?？赡艿脑蚴潜容^例(1)中所述靶的表面具有大的由于金屬互化物的粗化產(chǎn)生的不規(guī)則體。
在比較例(1)中所述靶形成的薄膜中，薄膜厚度的變化平均±5％，大于本發(fā)明實例(1)中的薄膜厚度變化。
<實例2> 接著，使用沒有析出金屬互化物的材料來制備靶。在此實驗中，Ag-lat％Bi-0.9at％的合金材料通過熔融澆鑄法制備。產(chǎn)生的材料被鍛造和滾壓，以制造金屬薄片，每個具有11mm(厚度)×650mm×1,180mm的尺寸。如圖1所示，兩個金屬薄片的1,180mm的側(cè)面通過摩擦攪動焊接在與實例1相同的條件下金相對頭接合和連接。
接合后，薄片的設(shè)計尺寸是13.5mm(厚度)×1,180mm×1,300mm。然而，回轉(zhuǎn)刀具1被插入的部分(也就是接合初始部分)和回轉(zhuǎn)刀具1被拉出的部分(也就是接合的結(jié)束部分)不能被用作產(chǎn)品。因此，接合后，金屬薄片的有效尺寸是13.5mm(厚度)×1,180mm×大約1,270mm。
隨后，被連接的金屬薄片在450℃的熱處理熔爐中退火兩小時。另一個沒有退火的連接金屬薄片也被制造了。在每個金屬薄片中，連接表面的1mm和含有沒有被連接的剩余部分的另一個表面的2.5mm被磨光。因此，每個具有約10mm厚度的靶被制造了。
產(chǎn)生的靶(退火的靶)的(連接側(cè))表面被用電子顯微鏡觀察。金屬晶體的長軸長度和短軸長度被測量。在表面的非連接部分，每個視場可觀察到30個金屬晶體。同樣，在表面的連接部分中，每個視場可觀察到30個金屬晶體。長軸長度和短軸長度計算出的平均值界定為晶體顆粒直徑。表2顯示了結(jié)果。


如表2所示，非連接部分中金屬晶體的顆粒直徑的平均值是46.3μm，而在連接部分中是107μm。因此，連接部分中金屬晶體的顆粒直徑平均值是非連接部分中金屬晶體的顆粒直徑平均值的231％。此結(jié)果顯示，與比較例(2)中的相比，粗化被抑制了。
為了評估濺射的穩(wěn)定性，異常放電量被測量。在與后續(xù)的比較例(2)相同的積分放電功率消耗下，此實例中異常放電量小于比較例(2)中的異常放電量。此外，當(dāng)采用本發(fā)明所述靶進行濺射時，薄膜厚度的變化在平均±5％的范圍內(nèi)。與后續(xù)的比較例(2)中的薄膜相比，具有更加均勻厚度的薄膜被獲得了。
濺射靶被制造，與本發(fā)明實例2相同，除了連接操作由電子束(EB)焊接方法執(zhí)行。EB焊接在與比較例(1)相同的條件下進行。
產(chǎn)生的濺射靶(退火的靶)的(連接側(cè))表面采用與本發(fā)明實例(2)中相同的電子顯微鏡觀察。每個金屬晶體的長軸長度和短軸長度被測量。它們的平均值被定義為晶體顆粒直徑。表2顯示了結(jié)果。
參見表2，非連接部分中金屬晶體的顆粒直徑的平均值是46.3μm，而連接部分(熔化部分)中是857μm。連接部分(熔化部分)中金屬晶體的顆粒直徑的平均值大約是非連接部分中金屬晶體的顆粒直徑的平均值的20倍(1851％)。此結(jié)果顯示，粗化被明顯地進行了。
為了評估濺射的穩(wěn)定性，異常放電量被測量。在與本發(fā)明實例(2)相同的積分放電功率消耗下，異常放電量大于本發(fā)明實例(2)中的放電量?？赡艿脑蚴潜容^例(2)中所述靶的表面具有大的由于金屬晶體的粗化產(chǎn)生的不規(guī)則體。結(jié)果，異常放電被增加了。
在比較例(2)中所述靶形成的薄膜中，薄膜厚度的變化平均±10％，大于本發(fā)明實例(2)中的薄膜厚度變化。
工業(yè)適用性本發(fā)明由上述構(gòu)成，并可提供由相同材料制成的金屬薄片對頭接合制造的濺射靶。即使當(dāng)所述靶被應(yīng)用至大的濺射靶時，連接部分中金屬晶體或金屬互化物的顆粒直徑和分散狀態(tài)與靶中非連接部分中的近似相同。
具有均勻結(jié)構(gòu)的這種大的濺射靶的實現(xiàn)，使得高性能的大液晶顯示器可被制造。
權(quán)利要求
1.一種濺射靶，由相同材料制成的金屬薄片的對接制成，其中連接部分中的金屬互化物具有的平均顆粒直徑是非連接部分中的金屬互化物平均顆粒直徑的60％至130％。
2.一種濺射靶，由相同材料制成的金屬薄片的對接制成，其中連接部分中的相鄰金屬互化物間的平均距離是非連接部分中的相鄰金屬互化物間的平均距離的60％至130％。
3.一種濺射靶，由相同材料制成的金屬薄片的對接制成，其中連接部分中的金屬晶體的顆粒直徑平均值是非連接部分中的金屬晶體顆粒直徑平均值的20％至500％。
4.一種濺射靶，由相同材料制成的金屬薄片的對接制成，其中在連接部分沒有樹枝狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的濺射靶，其特征在于包括從鋁、鋁合金、銅、銅合金、銀以及銀合金組成的組中選取的一種成分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的濺射靶，其特征在于包括1m2或更大的平面區(qū)域。
7.一種制備濺射靶的方法，包括通過摩擦攪動焊接連接由相同材料制成的金屬材料的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備濺射靶的方法，其中回轉(zhuǎn)刀具的移動距離是每轉(zhuǎn)0.3至0.45mm，以實現(xiàn)接合。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備濺射靶的方法，其中退火在接合之后進行。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備濺射靶的方法，其中由噴射形成方法制備的金屬材料被使用。
11.一種由權(quán)利要求7至10中任一權(quán)利要求制造的濺射靶。
全文摘要
一種由相同材料制成的金屬薄片的對接制成的濺射靶被提供，其中連接部分中的金屬互化物具有的平均顆粒直徑是非連接部分中的金屬互化物平均顆粒直徑的60％至130％。在濺射靶中，連接部分中的金屬互化物的平均顆粒直徑與非連接部分中的近似相同。
文檔編號B23K20/12GK1768157SQ20048000910
公開日2006年5月3日 申請日期2004年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月3日
發(fā)明者松村仁實, 米田陽一郎 申請人:株式會社鋼臂功科研